| 초록 |
알칼리 금속(Na, K, Rb, Cs)을 이용한 후처리 공정 (PDT: post deposition treatment)은 Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 또는 Cu(In,Ga)SSe2 (CIGSSe) 박막 태양전지 변환 효율을 향상에 있어 중요한 기술이다. 최근 Cs-PDT를 적용한 CIGSSe 소자의 경우 22.9%의 변환효율이 보고되었는데, 개압전압 (VOC)과 단락전류 (JSC)가 동시에 향상된 것을 관찰하였다[1]. 또한, PDT와 관련된 다양한 연구에서 Cs이 CIGS에 첨가됨에 따라 변환 효율이 향상된 다수의 연구결과가 보고되고 있다. 하지만, Cs 첨가에 따른 효율 향상 메커니즘이 아직 불분명하여 이를 밝히기 위한 연구가 필요하다. 그러므로 본 연구는 CIGSe 박막에 서로 다른 알칼리 물질 (K, Cs)을 이용한 PDT를 시행하였고 이에 따른 효율 향상 메커니즘을 비교 분석하였다. 서로 다른 알칼리 물질의 PDT 효과를 규명하기 위해서, single-back graded bandgap CIGS를 3단계 방법을 이용하여 제작하였다. Single-back graded bandgap CIGS의 경우 CdS/CIGS 계면 재결합이 크므로 PDT에 의한 계면 재결합 감소 효과를 연구하는데 좋은 장점을 가진다. CIGSe 박막 형성 이후 세 가지 다른 PDT (KF, CsF, and combined KF + CsF)를 시행하였고, 이에 따른 박막 표면 모폴로지 분석과 태양전지 소자를 분석하였다. KF-PDT와 CsF-PDT를 각각 적용한 CIGSe 셀은 PDT를 하지 않은 CIGS 셀(~16%)에 비해 개선된 효율(~17.5%)이 관찰되었다. 하지만, 두 물질의 개선 메커니즘은 다른 것으로 판명되었다. KF-PDT CIGSe 셀은 CsF-PDT CIGSe 셀과 비교하여 CdS/CIGSe 계면 재결합이 감소하였다. 반면, CsF-PDT CIGSe 셀은 KF-PDT CIGSe 셀과 비교하여 벌크 내 재결합이 더욱 감소됨을 관찰하였다. 또한, K와 Cs을 동시에 이용한 PDT의 경우 CIGSe 셀은 계면과 벌크에서 동시에 재결합이 감소하였으며 높은 변환 효율(18.4%)을 나타내었다. 마지막으로 combined-PDT와 MgF2 anti-reflective coating을 적용하여 20.15%의 변환효율을 달성하였다. |
